(57)【要約】【課題】組み付け工程が有利となるガスタービンエンジンの抽気構造を提供する。【解決手段】ガスタービンエンジンの低圧コンプレッサセクション２９は、複数のシュラウド４８，５１，５２を有しており、その少なくとも一つのシュラウド５１，５２は多数の抽気ポート５４を構成する。構造的ハブ６８は下流側でシュラウドに対して固定される。構造的ケース１００は、構造的ハブ６８と結合される後方ボルト締めフランジ１０４からシュラウド４８と結合される前方ボルト締めフランジ１０２まで延びており、複数のバルブポート１１０を有する。バルブ部材１１２は、バルブポート１１０を通した連通を遮断する第１の状態と遮断しない第２の状態との間でシフト可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンと、
複数のブレード列、複数のベーン列、及び、少なくとも一つのシュラウドリングが複数の抽気ポートを構成する抽気シュラウドリングである複数のシュラウドリング、を備え、コア流路に沿ったコンプレッサと、
シュラウドリングの下流側において該シュラウドリングに対して固定された構造的ハブと、
構造的ハブとの後方結合部からシュラウドの一つと結合する前方結合部まで延び、かつ複数のバルブポートを有し、少なくとも一部が前方結合部と後方結合部との間で構造的に延びた構造的ケースと、
バルブポートを通した連通を遮断する第１の状態と、この連通を遮断しない第２の状態との間で、シフト可能なバルブ部材と、
を備えてなるガスタービンエンジン。
【請求項２】
上記の結合されたシュラウドリングが抽気シュラウドリングではないことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
上記の少なくとも一つの抽気シュラウドリングは、
上記複数の抽気ポートの後方部分に関連する複数のダクト部分を有する出口案内ベーン・アセンブリのシュラウドリングと、
上記複数の抽気ポートの前方部分と関連する複数のダクト部分を有する抽気ダクトと、  を備えることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
上記結合されたシュラウドリングは、抽気シュラウドリングのすぐ上流側にあることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
上記バルブ部材は、周方向の回転と軸方向平行移動との組み合わせによってシフト可能である請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
上記バルブ部材は、第１の状態において構造的ケースとの間をシールするために、外側後方シールと内側前方シールとを有することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
抽気ポートとバルブポートを通る抽気流路は、ファン・バイパス流に合流するように構造的ハブを通して更に延びることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
構造的ハブは、少なくとも一つのファン出口案内ベーンを有し、かつ、
抽気流路が、このファン出口案内ベーンの下流側でバイパス流に合流することを特徴とする請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
ファンと、
複数のブレード列、複数のベーン列、及び、少なくとも一つのシュラウドリングが複数の抽気ポートを構成する抽気シュラウドリングである複数のシュラウドリング、を備え、コア流路に沿ったコンプレッサと、
シュラウドリングの下流側において該シュラウドリングに対して固定された構造的ハブと、
構造的ハブとの後方結合部からシュラウドの一つと結合する前方結合部まで延び、かつ複数のバルブポートを有し、少なくとも一部が前方結合部と後方結合部との間で連続した一部品として延びた構造的ケースと、
バルブポートを通した連通を遮断する第１の状態と、この連通を遮断しない第２の状態との間で、シフト可能なバルブ部材と、
を備えてなるガスタービンエンジン。
【請求項１０】
上記結合されたシュラウドリングは、抽気シュラウドリングのすぐ上流側にあることを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
構造的ハブが、複数のファン出口案内ベーンを支持することを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
ファンと、
複数のブレード列、複数のベーン列、及び、少なくとも一つのシュラウドリングが複数の抽気ポートを有する抽気シュラウドリングである複数のシュラウドリング、を備え、コア流路に沿ったコンプレッサと、
シュラウドリングの下流側において該シュラウドリングに対して固定された構造的ハブと、
構造的ハブとの後方結合部からシュラウドの一つと結合する前方結合部まで延び、かつ複数のバルブポートを有する構造的ケースと、
バルブポートを通した連通を遮断する第１の状態と、この連通を遮断しない第２の状態との間で、シフト可能なバルブ部材と、
を備えてなるガスタービンエンジンの組み付け方法であって、
上記複数のシュラウドリングの中の最後部のシュラウドリングを含む出口案内ベーン・アセンブリを上記構造的ハブに組み付け、
構造的ケースを構造的ハブに組み付け、
シュラウドリングの少なくとも一つが構造的ケースに少なくとも部分的に挿入されるように、シュラウドリングのアセンブリを構造的ケースに組み付ける、ことを特徴とするガスタービンエンジンの組み付け方法。
【請求項１３】
少なくとも一つのファン出口案内ベーンが、構造的ハブと予備組付されていることを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジンの組み付け方法。
【請求項１４】
複数のシュラウドリングの中の最後部のシュラウドリングが、上記複数の抽気ポートの後方部分に関連した複数のダクト部分を有し、
シュラウドリングの少なくとも一つは、上記複数の抽気ポートの前方部分に関連した複数のダクト部分を有する後部から２番目のシュラウドリングである、ことを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジンの組み付け方法。
【請求項１５】
構造的ケースを構造的ハブに組み付けた後に、バルブ部材を構造的ケースに組み付けることを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジンの組み付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はターボ機械装置に関し、より詳細には、コンプレッサ抽気を有するガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流ガスタービンエンジンは、コンプレッサと燃焼器とタービンとを有する。媒体ガスのコア流路はエンジンのこれらの部分を通して延びる。運転中に、ガスはコンプレッサで圧縮され、燃料が燃焼器において加えられる。燃料は圧縮されたガスにエネルギーを与えるべく燃焼される。熱い圧縮されたガスは、後続する使用のために、熱い高圧のガスによる仕事を供すべく、タービンを通過して膨張する。一般的なガスタービンエンジンの形態では、燃焼器およびタービンは、高速／高圧セクションと低速／低圧セクションとに分けられ、ブレードは、高速スプールおよび低速スプールにそれぞれ設けられる。加えて、タービンエンジンの広い種類の中では、タービン（典型的には低速セクション）がファンを駆動するバイパス形式のものがあり、このファンによって、コア流路をバイパスする流路に沿ってガスが流される。
【０００３】
ある種の条件下で、一つあるいはいくつかの目的のために、コンプレッサセクションから空気が抽気される。この空気は冷却等に使用するために抽気されることがある。しかし、これに代えて、ある種の運転条件下で、タービンセクションに関連する負荷を軽減するために空気が抽気されることもある。このような運転条件の一例は、過渡スタートアップ状態である。この負荷軽減のための抽気は、抽気バルブによりコントロールされる。本田等による特許文献１は、本願の参照となるものであり、第１の状態と第２の状態の間で可動のバルブリングを有するステータアセンブリを開示しており、上記バルブリングは、各々の状態で、ステータハウジングにおける抽気口を通した連通を、遮断および開放する。第１の状態と第２の状態との間のシフトは、機械的利点を得るべく、回転と軸方向平行移動の組み合わせによるものである。それにもかかわらず、抽気バルブ技術における更なる改良の余地が残されている。
【特許文献１】米国特許第６、０９２、９８７号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、本発明の一つの態様では、ファンとコンプレッサを有するガスタービンエンジンを含むものである。コンプレッサはコア流路に沿っており、ブレードの多数の列を有し、ベーンの多数の列を有し、かつ、多数のシュラウドリングを有している。シュラウドリングの少なくとも一つは、抽気シュラウドリングとして多数の抽気ポートを構成する。構造的ハブがシュラウドリングの下流側に位置し、シュラウドリングに対して固定される。構造的ケースが、構造的ハブとの後方結合部からシュラウドリングの一つに結合された前方結合部まで延びている。構造的ケースは多数のバルブポートを持つ。構造的ケースの少なくとも一部は、前方結合部と後方結合部との間で構造的に延びている。バルブ部材は、第１と第２の状態間でシフトできる。第１の状態において、バルブ部材はバルブポートを通る連通を遮ぎる。第２の状態において、バルブ部材はその連通を遮らない。
【０００５】
種々の実施においては、結合された一つのシュラウドリングは、抽気シュラウドリングでなくてもよい。抽気シュラウドリングは、出口案内ベーンアセンブリ用シュラウドリングおよび抽気ダクト用シュラウドリングを含みうる。出口案内ベーンアセンブリは、抽気ポートの後方部分に関連する多数のダクト部分を持っている。抽気ダクトは、抽気ポートの前方部分に関連する多数のダクト部分を持っている。結合された一つのシュラウドリングは、抽気シュラウドリングのすぐ上流側にあってもよい。バルブ部材は、周方向の回転と軸方向平行移動との組み合わせによってシフト可能とすることができる。バルブ部材は、第１の状態において構造的ケースに対しシールするために、外側後方シールと内側前方シールとを有することができる。抽気ポートとバルブポートとを通る抽気流路が、ファンのバイパス流と合流するために、構造的ハブを通してさらに延びていてもよい。構造的ハブは、少なくとも一つのファン出口案内ベーンを含むことができる。抽気流路は、ファン出口案内ベーンの下流側でバイパス流に合流することができる。
【０００６】
本発明の他の態様では、構造的ケースが、構造的ハブとの後方結合部から、結合されたシュラウドリングとの前方結合部まで延びているような、ガスタービンエンジンを含む。構造的ケースは、多数のバルブポートを有し得る。構造的ケースの少なくとも一部は、前方結合部および後方結合部の間で、一つの連続した部品として延びている。
【０００７】
種々の実施においては、結合された一つのシュラウドリングは、抽気シュラウドリングのすぐ上流側であってもよい。構造的ハブは多数のファン出口案内ベーンを有することができる。
【０００８】
本発明の更に他の態様では、ガスタービンエンジンを組み付ける方法を含む。この方法は、構造的ハブに対して、多数のシュラウドリングの中の最後部のものを含む出口案内ベーン・アセンブリを組み付けることを含む。構造的ケースは構造的ハブに組み付けられる。ショウラウドリングのアセンブリが、少なくとも一つのシュラウドリングが少なくとも部分的に構造的ケースに挿入されているようにして、構造的ケースに組み付けられる。
【０００９】
種々の実施においては、少なくとも一つのファン出口案内ベーンを、構造的ハブに予備組付してもよい。最後部のシュラウドリングが、抽気ポートの後方部分に関連する多数のダクト部分を有していても良い。後部から２番目のシュラウドリングが、抽気ポートの前方部分と関連する多数のダクト部分を有していてもよい。バルブ部材は、構造的ケースを構造的ハブに組みつけた後に、構造的ケースに組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は同軸の高圧ロータシャフト２４および低圧ロータシャフト２５を含むケースアセンブリ２２を備えたガスタービンエンジン２０を示している。シャフトは、軸５００を中心に回転するようにケース内に搭載されており、この軸５００は、通常、ケースおよびシャフトの長手方向中心軸と一致する、高圧ロータシャフト２４は、高圧コンプレッサ２７のブレードを駆動するように、高圧タービンセクション２６のブレードによって駆動される。低圧ロータシャフト２５は、低圧コンプレッサセクション２９のブレードおよびファン３０を駆動するように、低圧タービンセクション２８のブレードによって駆動される。コア流路５０２に沿ってエンジンを通過する空気流は、低圧コンプレッサセクション２９及び高圧コンプレッサセクション２７で順次圧縮されて、燃焼器３２を通過し、該燃焼器で空気の一部が燃料と共に燃焼し、その後、仕事が引き出される高圧および低圧のタービンセクション２６，２８を通過する。追加的な空気が、バイパス流路５０４に沿うように、ファンで駆動される。
【００１１】
図２は、低速／低圧コンプレッサセクション２９を詳細に示している。このセクション２９は、最下流となる最後のブレード列４０と、ステータベーン列４４で分離された後部から２番目のブレード列４２と、を含む多数のブレード列を有している。これらのブレードの根部は、低速スプールにおける１つ又は複数の回転ディスク４６に取り付けられている。ベーン４４の外側部分は、関連するシュラウドに取り付けられている。
【００１２】
コンプレッサ・シュラウド・アセンブリ４７は、コア流路５０２の実質的な外側境界となる。このアセンブリ４７は、多数の環状シュラウドを含んでおり、これらが、一般に端末同士で組み付けられている。各々のシュラウド自体を、円周方向で分割したセグメントから構成し、各セグメントを周方向に端末同士で固定するようにしてもよい。図２はベーン４４の外側端部を支持するシュラウド４８を示している。例示的なシュラウド４８は、ボルト締め用フランジ４９，５０を有し、これらが、上流側および下流側に隣接するシュラウドの同様のフランジに構造的にボルト締めされる。このシュラウド４８の下流側に位置する後部から２番目のシュラウド５１および最後部のシュラウド５２は、出口シュラウド（抽気シュラウド）を形成するように組み合わされている。シュラウド５２は、最後のブレード列４０の下流側となる出口ステータベーン列５３と一体成形ないしは一体化されている。例示的なシュラウド５１，５２は、完全な環状であってもよく、あるいは、組立や製造を容易にするために、分離したもの、若しくは、セグメント化したものでもよい。シュラウド５１，５２は、抽気ポート５４の周方向の列を抽気排出ダクト５６と共に構成するために組み合わされており、上記抽気排出ダクト５６は、その外側の共通環状抽気プレナム５８内に延びている。シュラウド５１の下流側つまり後方部分は、ダクト５６の前方部分を構成し、シュラウド５２の上流側つまり前方部分はダクト５６の後方部分を構成する。
【００１３】
シュラウド５１は、前方のボルト締めフランジ５０に取り付けられる上流側ボルト締めフランジ６０を有する。シュラウド５２は、下流側ボルト締めフランジ６２を有し、該フランジ６２は、エンジンの主要な構造体要素であるファン・ハブつまりロータ支持フレーム６８の半径方向かつ周方向のウェブ６６における内側・上流側ボルト締めフランジ６４に取り付けられている。ファンハブ６８は、円周方向で積み重ねた数個のピースを溶接して製造しても良い。図示の実施例においては、内側ピースは、シュラウド部分７２へと外側へ延びる支柱７０の周方向の列を含んでいる。前方の周方向ウェブ６６および後方の周方向ウェブ７４は、シュラウド部分７２から延びており、かつ軸方向のウェブ７６によって互いに結合されている。外側ピース８０は、内側ピース８２に溶接部８４に沿って結合されている。内側ピースは、軸方向かつ周方向の外側ウェブ８６を有しており、外側ピースは、軸方向かつ周方向の内側ウェブ８８，外側ウェブ９０を有する。例示的な実施例にあっては、半径方向かつ周方向の前方ウェブ６６および後方ウェブ７４は、両方のピースに沿って延びているが、代替的には、二つのピースの結合したウェブとしてもよい。参考として、フランジで規定されるこれらウェブの特定のエリアは、肉厚として補強してもよく、あるいは、ウェブという技術用語がフランジ間のウェブ物質の部分を規定するために使用されることもある。
【００１４】
外側ピース８０は、その外側の端末において、ファン出口案内ベーン９４の根部９２に、前方および後方のハブ側ボルト締めフランジ９６，９８およびこれに対応する前方および後方のベーン側ボルト締めフランジ９７，９９によって、固定されている。
【００１５】
構造的ケース１００は、抽気プレナム５８の外側境界を規定する内側表面を有する。構造的ケース１００は、前方つまり上流側のボルト締めフランジ１０２から後方つまり下流側のボルト締めフランジ１０４まで延びている。上流側のボルト締めフランジ１０２は、シュラウド４８の中間ボルト締めフランジ１０６に取り付けられている。下流側ボルト締めフランジ１０４は、ウェブ６６のボルト締めフランジ６４の外側でかつ溶接部８４の僅かに内側にあるボルト締めフランジ１０６に取り付けられている。構造的ケース１００は、環状バルブ部材１１２で選択的に閉塞され得る複数個の孔１１０を有する。バルブ部材１１２は、上述した特許文献１に開示されているような、回転および軸方向平行移動の組み合わせによって、開状態と閉状態（図示は閉状態）との間でシフトすることができ、それぞれの状態で、孔つまりポート１１０を露出状態および閉塞状態とする。また、このような２つの状態間の運動を起こす適宜なアクチュエータを備えている。
【００１６】
抽気流路５０６は、抽気ポート５４とダクト５６を通じて抽気プレナム５８に延びている。バルブ部材１１２が開状態にあると、抽気流路は、さらに、バルブポート１１０を経て外側プレナム１１４に続く。外側プレナムは、一般的に、内側における構造的ケース１００およびその前方のシュラウドアセンブリ４７と、後方における第２のウェブピース８０に沿ったウェブ６６と、バイパス流路５０４から外側プレナムを分離する仕切り部材（スプリッタ）１１６と、によって隔成される。この外側プレナムから、抽気流路は、前側のウェブ６６にあるポートつまり窓１２０を通して構造的ハブ６８の外側ピース８０に沿って進む。この流路は、外側ウェブ９０にある窓１２２を通して進む。この流路は、それから、隣接した出口案内ベーン９４のプラットホーム１２４の内側にあるボルト締めフランジ９９の間を通って、プラットホーム１２４の後縁１２６下流側へと進み、バイパス流路５０４と合流する。
【００１７】
バルブポート１１０を有する構造的ケースの使用により（バルブポートを、全体に分離した非構造的部材に設置する場合に比較して）、組み付け工程が有利なものとなる。出口案内ベーンは、構造的ハブに予備組付することができる。その後、最後のシュラウド５２が、そのハブにボルト締めされる。構造的ケースは、その後、ハブにボルト締めされる。シュラウド５１，４８は、前方のシュラウドとして予備組付することができる。その後、このシュラウドサブアセンブリを、シュラウド５１およびシュラウド４８の一部を構造的ケース内に挿入してボルトで締結する工程により、構造的ケースに組み付けることができる。バルブ部材１１２は、構造的ケースに予備組付してもよく、又は、ケースをハブに組み付けた後、あるいはシュラウドサブアセンブリをケースに組みつけた後に、組み付けてもよい。その後、スプリッタを設ける。
【００１８】
以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明は、既存のエンジンの改良としても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のタービンエンジンの長手方向に沿った断面図である。
【図２】図１に示すエンジン断面における低速／低圧コンプレッサの長手方向に沿った断面図である。
【図１】
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【図２】
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